KR20010040888A - 연료 분사 방법 - Google Patents

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KR20010040888A
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필립마티아스
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연 기관용 연료 분사 방법에 관한 것이다. 분사는 선택적으로 균일한 정상 작동 또는 불균일한 층 작동으로 실행된다. 여기서, 불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기가 검출된다. 하나의 실린더에서 검출된 특징적인 크기가 예정된 제 1 기준을 충족시킬 경우, 적어도 하나의 실린더가 불균일한 층 작동으로부터 균일한 정상 작동으로 전환된다.

Description

연료 분사 방법{Method for injecting fuel}
임의의 연료 및 모터에 임의의 자동차가 적용될지라도, 본 발명 및 본 발명의 문제점은 승용차의 내연 기관의 가솔린 직접 분사 장치에 관련하여 설명된다.
가솔린 직접 분사 장치를 갖는 이러한 내연 기관에서는 정해진 작동 영역에서 사용 장점을 최대한 이용하기 위해 연소 챔버 내 소위 부하층이 구현되며, 이는 하기에 층 작동으로 지칭된다.
소위 가솔린 직접 분사 장치의 정상 작동시 전체 연소 챔버는 화학량에 의한 공기 연료 혼합물에 의해 균일하게 채워지며, 상기 혼합물은 점화 시점에 점화 기능에 의해 점화된다.
이와는 달리, 층 작동시에는 단지 국부적으로 점화 가능한 작은 화학량의 클라우드(cloud)만이 연소 챔버 내에 제공되는 반면, 연소 챔버의 나머지는 점화될 수 없다. 이러한 층 작동의 장점은 연소 기관의 확대된 작동에 있다.
따라서, 층 작동의 작동 영역은 가능한한 크게 형성되고, 특히 가능한한 높은 부하 및 높은 회전수로 확장되는 것이 바람직하다.
본 발명의 문제점은 통상적으로 연소 챔버 내의 겹쳐진 부하를 점화할 수 있게 하기 위해서는 고정된 점화 시점이 필요하다는데 있다. 이러한 고정된 점화 시점은 정해진 작동 지점에서 특히 미리 놓여 있으며, 사실 전형적으로 상사점(OT) 전의 50 °크랭크 축의 위치까지 놓여있다.
여기서, 상기 작동 지점에서 겹쳐진 제한되지 않은 작동시 노킹 연소가 일어날 수 있다는 단점이 있다. 점화각이 변경되지 않기 때문에, 다시 말해 "더 이후의" 또는 OT에 더 가깝게 놓여있는 값으로 조절될 수 있기 때문에, 나타나는 노킹 연소를 제거하기 위해서는 다른 척도가 필요하다.
본 발명은 내연 기관용 연료 분사 방법에 관한 것이며, 여기서 분사는 선택적으로 균일한 정상 작동 또는 불균일한 층 작동으로 실행된다.
도 1은 본 발명에 따른 연료 분사 방법의 실시예에 따라 균일한 정상 작동과 불균일한 층 작동 간의 전환이 회전수 및 부하 기능으로 실행되는 특성 곡선의 매칭의 개략도.
청구항 제 1항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 연료 분사 방법은 공지된 해결책과는 달리, 사용에 적합한 층 작동으로 내연 기관이 작동된다는 장점이 있으며, 노킹 연소가 예컨대 높은 흡입 공기 및/또는 냉각수 온도에서 무조건 필요할 때 비로소 균일한 정상 작동으로 전환되며, 이는 모터 부분을 상하게 할 위험이 지배하기 때문이다.
본 발명의 특징은 노킹 연소가 나타날 때 비균일한 층 작동으로부터 균일한 정상 작동으로의 전환을 실행하는데 있다. 전환 이후, 그리고 균일한 정상 작동으로 제한된 이후에도 여전히 노킹이 존재할 경우, 부가로 점화각의 조절에 의해 반응될 수 있으며, 이는 불균일한 층 작동으로는 불가능하다.
종속항에는 청구항 제 1항에 제시된 연료 분사 방법의 바람직한 개선예가 나타난다.
바람직한 개선예에 따르면, 노킹 강도는 불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되고 적어도 하나의 실린더가 불균일한 층 작동으로부터 균일한 정상 작동으로 전환되며, 이때 한 실린더의 노킹 강도는 예정된 제 1 노킹 강도 한계치를 초과한다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 노킹 빈도는 불균일한 층 작동시 내연 기관의 다수의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되고 다수의 실린더는 불균일한 층 작동으로부터 균일한 정상 작동으로 전환하며, 이 때 다수의 실린더의 노킹 빈도는 예정된 제 1 노킹 빈도 한계치를 초과한다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 전환 후 균일한 정상 작동에서 제한이 실행되고, 균일한 정상 작동에서 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기가 검출되며, 점화각의 조절이 실행되는데, 이때 한 실린더에서 검출되는 특징적인 크기는 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 2 기준을 충족시킨다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 작동 지점에 따른 짧은 시간 동안 균일한 정상 작동의 실행이 이루어지고 적어도 하나의 실린더가 균일한 정상 작동으로부터 불균일한 층 작동으로 전환된다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 균일한 정상 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기가 검출되고, 작동 지점에 따른 짧은 시간 동안 균일한 정상 작동이 실행된 이후 적어도 하나의 실린더가 균일한 정상 작동으로부터 불균일한 층 작동으로 전환되는데, 이 때 한 실린더에서 검출되는 특징적인 크기가 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 3 기준을 충족시킨다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 균일한 정상 작동과 불균일한 층 작동간의 전환이 실행되는 특성 곡선이 적어도 하나의 모터 고유의 파라미터의 기능으로서, 바람직하게는 회전수 및 부하로서 고정되고, 상기 특성 곡선의 적어도 일부는 불균일한 층 작동이 제공되는 작동 지점에서 한 실린더에서 검출되는 특징적인 크기가 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 4 기준을 충족시킨다는 사실에 상응하여 이동한다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 상기 특성 곡선의 지지점이 작동 지점에 상응하여 예정된 제 1 값 만큼 적절한 지지점으로 이동한다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 노킹 강도가 불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되고, 특성 곡선의 일부가 한 실린더의 노킹 강도가 제 1 노킹 강도 한계치보다 작은 예정된 제 2 노킹 빈도를 초과할 경우 이동한다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 노킹 빈도가 불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되고, 특성 곡선의 일부가 한 실린더의 노킹 빈도가 제 1 노킹 빈도 한계치보다 작은 예정된 제 2 노킹 빈도를 초과할 경우 이동한다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 특성 곡선의 적절한 지지점이 작동 지점에 상응하여 예정된 제 2 값 만큼 원 지지점의 방향으로 역이동하며, 이때 정해진 짧은 시간에 대해 하나의 실린더에서 검출되는 특징적인 크기가 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 5 기준을 충족시키며, 예정된 제 2 값이 바람직하게 예정된 제 1 값 보다 더 작다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 실린더가 개별 싱글 스로틀 밸브에 의해 제어될 수 있고 각각의 실린더에 있어서 검출 및 전환이 별도로 실행된다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 한 실린더에서 검출되는 특징적인 크기가 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 6 기준을 충족시킬 경우, 불균일한 층 작동시 적어도 하나의 실린더의 제한이 이루어진다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 노킹 강도가 불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되고, 한 실린더의 노킹 강도가 예정된 제 1 및 제 2 노킹 강도 한계치보다 작은 예정된 제 3 노킹 강도 한계치를 초과할 경우, 불균일한 층 작동시 적어도 한 실린더의 제한이 실행된다.
부가의 바람직한 개선예에 따르면, 노킹 빈도가 불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되고, 한 실린더의 노킹 빈도가 예정된 제 1 및 제 2 노킹 빈도 한계치보다 작은 예정된 제 3 노킹 빈도 한계치를 초과할 경우, 불균일한 층 작동시 적어도 한 실린더의 제한이 실행된다.
첨부된 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 살펴보면 하기와 같다.
도 1과 관련하여, 본 발명에 따른 연료 분사 방법의 실시예가 설명된다. 도 1 에서 D는 회전수, L은 관련 내연 기관의 부하, U는 특성 곡선을 가리키며, 균일한 정상 작동과 불균일한 층 작동 간의 전환은 회전수 D 및 부하 L의 기능으로서 실행된다. 여기서, S1-S5는 특성 곡선 U의 지지점이며, 상기 지지점들 사이에 목적에 따라 보강된다. 여기서, I는 불균일한 층 작동을 위한 영역이고, Ⅱ는 균일한 정상 작동을 위한 영역이다. S3'는 적절한 지지점이고, U'는 적절한 특성 곡선이다. Δ는 상기 지지점(S3)의 영역(Ⅱ) 방향으로의 이동값이고, 및 δ는 영역(I) 방향으로의 역 이동값이다.
스로틀 밸브 및 흡입관을 갖는 내연 기관을 위한 본 발명에 따른 연료 분사 방법의 실시예에서, 노킹 강도는 불균일한 층 작동 및 균일한 정상 작동시 내연 기관의 개별 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 연속적으로 검출된다.
불균일한 층 작동시 실린더의 노킹 강도가 예정된 제 1 노킹 강도 한계치를 초과할 경우, 모든 실린더는 불균일한 층 작동으로부터 균일한 정상 작동으로 전환한다.
균일한 정상 작동시, 전환 후 제한이 실행되고 노킹 강도의 검출이 계속 진행된다.
상기 노킹 강도가 점점 더 높아질 경우, 균일한 정상 작동시 점화각이 조절될 수 있다.
노킹 강도가 충분히 낮을 경우, 작동 지점에 따른 짧은 시간 동안 균일한 정상 작동이 실행된 후에 모든 실린더가 균일한 정상 작동으로부터 불균일한 층 작동으로 전환한다.
그 때문에, 이러한 실시예에서 특성 곡선(U)의 변화가 검출되며, 이는 작동 지점, 여기서는 B 에는 불균일한 층 작동이 제공된다는 사실에 상응하며, 실린더에서 검출된 특징적인 크기는 실린더의 노킹 강도가 제 1 노킹 강도 한계치보다 적은 예정된 제 2 노킹 강도 한계치를 초과할 경우 예정된 기준을 충족시킨다.
특히, 특성 곡선(U)의 지지점(S3)이 작동 지점(B)에 상응하여 예정된 제 1 값(Δ) 만큼 적절한 지지점(S3')으로 이동된다. 이로부터, 적절한 특성 곡선 부분(U')(파선)이 형성될 수 있으며, 상기 특성 곡선 부분(U')에서 불균일한 층 작동과 균일한 정상 작동 간의 전환이 이루어질 수 있다.
어떠한 실린더도 제 2 노킹 강도 한계치를 초과하지 않을 경우, 특성 곡선(U)의 적절한 지지점(S3')이 작동 지점(B)에 상응하여 예정된 제 2 값(δ) 만큼 원 지지점(S3)의 방향으로 역이동하며, 예정된 제 2 값(δ)은 예정된 제 1 값(Δ) 보다 작다. 이는 원 지지점(S3)에 재차 도달할 때까지 주기적으로 반복된다.
불균일한 층 작동과 균일한 정상 작동간의 전환은 각각 순간적인 적절한 특성 곡선에 따라 이루어진다.
추가 실시예에서는, 실린더가 개별 싱글 스로틀 밸브에 의해 제어될 수 있으며, 각각의 실린더를 위한 검출 뿐만 아니라, 전환도 실행된다.
추가 실시예에서, 하나의 실린더의 노킹 강도가 예정된 제 1 및 제 2 노킹 강도 한계치 보다 작은 제 3 노킹 강도 한계치를 초과할 경우, 실린더는 불균일한 층 작동으로 제한될 수 있다. 이러한 제한이 어느 정도까지 가능한가는 관련 모터 타입에 달려있다.
비록 본 발명이 앞서 바람직한 실시예에 의해 기술되었을지라도, 이는 거기에만 제한된 것이 아니라, 다양한 방법으로 변형될 수 있다.
노킹 강도 및 노킹 빈도의 검출은 동시에 이루어질 수도 있다.
또한 복합 특성 곡선이 다수의 파라미터의 사용하에 사용될 수 있다.
최종적으로, 특성 곡선의 채택은 임의의 방법으로 이루어질 수 있고 예증된 방법에만 제한된 것이 아니다.

Claims (15)

  1. 분사가 선택적으로 균일한 정상 작동 또는 불균일한 층 작동으로 실행되는 내연 기관용 연료 분사 방법에 있어서,
    불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기가 검출되는 것과,
    하나의 실린더에서 검출된 특징적인 크기가 예정된 제 1 기준을 충족시킬 경우, 실린더 중 적어도 하나가 불균일한 층 작동으로부터 균일한 정상 작동으로 전환하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    노킹 강도가 불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되는 단계와,
    적어도 하나의 실린더에서 검출된 노킹 강도가 예정된 제 1 노킹 강도 한계치를 초과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 노킹 강도는 불균일한 층 작동시 내연 기관의 다수의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되고,
    다수의 실린더의 노킹 빈도가 예정된 제 1 노킹 빈도 한계치를 초과할 경우, 다수의 실린더는 불균일한 층 작동으로부터 균일한 정상 작동으로 전환하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    전환 후 균일한 정상 작동으로 제한되며,
    균일한 정상 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기를 검출하며,
    실린더에서 검출된 특징적인 크기가 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 2 기준을 충족시키는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    작동 지점에 따른 짧은 시간 동안 균일한 정상 작동을 실행하며,
    적어도 하나의 실린더를 균일한 정상 작동으로부터 불균일한 층 작동으로 전환하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    균일한 정상 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기가 검출되며,
    하나의 실린더에서 검출되는 특징적인 크기가 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 3 기준을 충족시킬 경우, 적어도 하나의 실린더가 작동 지점에 따른 짧은 시간 동안 균일한 정상 작동을 실행한 후에 균일한 정상 작동으로부터 불균일한 층 작동으로 전환하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    균일한 정상 작동과 불균일한 층 작동 사이의 전환이 적어도 하나의 모터 고유의 파라미터의 기능으로서, 바람직하게는 회전수 및 부하로서 실행되며,
    특성 곡선(U)의 적어도 일부가 불균일한 층 작동이 제공되는 작동 지점(B)에서 검출된다는 사실에 상응하여 이동하며, 하나의 실린더에서 검출된 특징적인 크기가 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 4 기준을 충족시키는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 특성 곡선(U)의 지지점(S3)이 작동 지점(B)에 상응하여 예정된 제 1 값(Δ) 만큼 적절한 지지점(S3')으로 이동하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  9. 제 7항 또는 8항에 있어서,
    상기 노킹 강도가 불균일한 층 작동시 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되며,
    하나의 실린더의 노킹 강도가 제 1 노킹 강도 한계치 보다 작은 예정된 제 2 노킹 강도 한계치를 초과할 경우, 특성 곡선의 부분이 이동하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  10. 제 7항 또는 8항에 있어서,
    상기 노킹 빈도가 불균일한 층 작동시 내연 기관의 다수의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되며,
    하나의 실린더의 노킹 빈도가 제 1 노킹 빈도 한계치 보다 작은 예정된 제 2 노킹 빈도 한계치를 초과할 경우, 특성 곡선의 부분이 이동하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  11. 제 8항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    정해진 시간 동안 하나의 실린더에서 검출된 특징적인 크기가 바람직하게는 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 5 기준을 충족시킬 경우, 상기 특성 곡선(U)의 적절한 지지점(S3')이 작동 지점(B)에 상응하여 예정된 제 2 값(δ) 만큼 원 지지점(S3)의 방향으로 이동하며,
    상기 제 2 값(δ)이 바람직하게는 예정된 제 1 값(Δ) 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더는 개별 싱글 스로틀 밸브에 의해 제어될 수 있으며, 각 실린더의 검출 및 전환이 별도로 실행되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 실린더에서 검출된 노킹 빈도가 노킹 강도 또는 노킹 빈도에 있어서 예정된 제 6 기준을 충족시킬 경우, 적어도 하나의 실린더가 불균일한 층 작동으로 제한되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 노킹 강도가 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되며,
    하나의 실린더의 노킹 강도가 제 1 및 제 2 노킹 강도 한계치 보다 작은 예정된 제 3 노킹 강도 한계치를 초과할 경우, 적어도 하나의 실린더가 불균일한 층 작동으로 제한되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 노킹 빈도가 내연 기관의 적어도 하나의 실린더에서 노킹 현상으로 특징지워지는 크기로서 검출되며,
    하나의 실린더의 노킹 빈도가 제 1 및 제 2 노킹 강도 한계치 보다 작은 예정된 제 3 노킹 강도 한계치를 초과할 경우, 적어도 하나의 실린더가 불균일한 층 작동으로 제한되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 방법.
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